TWI789325B

TWI789325B - 清洗裝置和清洗方法

Info

Publication number: TWI789325B
Application number: TW111127756A
Authority: TW
Inventors: 牛景豪; 曹岩
Original assignee: 大陸商西安奕斯偉材料科技有限公司; 大陸商西安奕斯偉矽片技術有限公司
Priority date: 2021-08-02
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2023-01-01
Also published as: CN113578858A; TW202243757A; CN113578858B

Abstract

本發明屬於一種清洗裝置，包括具有進料口和出料口的箱體結構，以及位於箱體結構內部的第一超音波清洗單元、第二超音波清洗單元、離子濺射單元，箱體結構內還設置有用於控制從進料口進入的待清洗件的運動狀態的移動結構；第一超音波清洗單元包括用於容納超純水的第一容納槽，第一超音波發生結構和第一噴淋結構；第二超音波清洗單元包括用於容納酸性清洗液的第二容納槽，第二超音波發生結構、鼓泡結構和第二噴淋結構；離子濺射單元包括第三容納槽，惰性氣體提供結構和電壓提供結構，電壓提供結構用於提供負電壓，使得第三容納槽內的惰性氣體產生離子或原子，以對待清洗件進行離子轟擊濺射。本發明還提供一種清洗方法。

Description

清洗裝置和清洗方法

本發明屬於清洗技術領域，尤其關於一種清洗裝置和清洗方法。

目前，外延片的生產多採用型號為300 Centura外延爐，其排氣管道的總長度大多在0.5 m左右、內徑約為50 mm，且由於排氣不可逆流和空間條件限制，管道存在較多的彎折結構和複雜形狀。為了避免上述顆粒物堵塞尾管或出現未反應完全的高活性粉末過度沉積，因此需要定期對尾管進行清理維護。由於管道內部沉積物的活性過高，直接接觸空氣很容易引發爆燃事故，因此需週期性的對尾管進行拆卸清洗甚至更換。但是，尾管的清洗工作十分困難，需要專業的人員來進行操作，資金和人力的耗費都很大。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種清洗裝置和清洗方法，解決外延爐排氣尾管不易清洗的問題。

為了達到上述目的，本發明實施例採用的技術方案是：一種清洗裝置，用於清洗外延沉積反應爐體排氣管道，包括具有進料口和出料口的箱體結構，以及位於該箱體結構內部的第一超音波清洗單元、第二超音波清洗單元、離子濺射單元，該箱體結構內還設置有用於控制從該進料口進入的待清洗件的運動狀態的移動結構；該第一超音波清洗單元包括用於容納超純水的第一容納槽，第一超音波發生結構和第一噴淋結構，該第一超音波發生結構設置於該第一容納槽的底部，該第一噴淋結構設置於該第一容納槽的側壁上，且該第一噴淋結構位於相應的該側壁靠近該第一容納槽的頂部的部分；該第二超音波清洗單元包括用於容納酸性清洗液的第二容納槽，第二超音波發生結構、鼓泡結構和第二噴淋結構，該鼓泡結構設置於該第二容納槽的側面或者底部，該第二噴淋結構設置於該第二容納槽的側壁上，且該第二噴淋結構設置於相應的該側壁靠近該第二容納槽的頂部的部分；該離子濺射單元包括第三容納槽，惰性氣體提供結構和電壓提供結構，該第三容納槽內設置有用於承載待清洗件的載物台，該惰性氣體結構用於通過該第三容納槽側壁上的氣體入口向第三容納槽內輸入惰性氣體，該電壓提供結構用於對該載物台提供負電壓，該第三容納槽的外殼接地，使得該第三容納槽的外殼與該載物台之間形成壓差，以擊穿該第三容納槽內的惰性氣體形成游離的離子、離子團或原子，以對待清洗件進行離子轟擊濺射；該移動結構包括機械手臂。

可選的，還包括清洗液提供單元和排液單元；該清洗液提供單元包括儲液結構，以及用於向該第一容納槽提供超純水的第一輸入管道，向該第二容納槽內提供酸性清洗液的第二輸入管道；該排液單元包括廢液存儲結構，以及與該第一容納槽的底部的排液孔連通的第一輸出管道，和與該第二容納槽的底部的排液孔連通的第二輸出管道。

可選的，包括控制單元，該控制單元包括設置於該箱體結構外部的人機交互控制台，該控制單元用於控制該移動結構帶動待清洗件在該第一超音波清洗單元、該第二超音波清洗單元和該離子濺射單元中傳輸，並控制該第一超音波清洗單元、該第二超音波清洗單元和該離子濺射單元按照預設順序處於工作狀態以對待清洗件進行清洗。

可選的，該第二超音波清洗單元還包括氮氣提供結構，用於對清洗完成的待清洗件提供氮氣，以去除待清洗件表面殘留的水分。

可選的，還包括噴砂處理單元，該噴砂處理單元包括一容納腔室，該容納腔室的側壁和/或頂部設置有噴槍以向待清洗件噴射石英砂；該噴砂處理單元還包括壓縮氣體提供結構，用於攜載石英砂形成高速噴射流，從該噴槍噴出。

可選的，還包括使得該箱體結構的內部壓力高於外部壓力的排風結構，該排風結構包括設置於該箱體結構的側壁上的入風孔，以及設置於該箱體結構的側壁或頂部上的排風孔，該排風孔通過氣體管道與真空設備連接，以使得該箱體結構內的壓力小於外界壓力。

本發明還提供一種清洗方法，通過上述的清洗裝置實現，包括以下步驟：步驟1：將待清洗件放入容納有超純水的第一容納槽，進行超音波清洗；步驟2：對待清洗件進行噴淋沖洗；步驟3：將待清洗件放入容納有酸性清洗液的第二容納槽中，再次進行超音波清洗；步驟4：對待清洗件進行噴淋沖洗；步驟5：對待清洗件進行離子濺射處理。

可選的，該步驟3具體包括：步驟31：採用比例為1:7的氫氟酸和超純水構成的酸性清洗液對待清洗件進行超音波清洗和鼓泡清洗；步驟32：採用比例為1:10的氫氟酸和超純水構成的酸性清洗液對待清洗件進行超音波清洗和鼓泡清洗。

可選的，該步驟3還包括重複該步驟31和該步驟32，對待清洗件循環進行多次清洗。

可選的，步驟31中的超音波頻率為40KHz，步驟32中的超音波頻率為120-160KHz。

可選的，該步驟4之後還包括：向待清洗件噴射氮氣，以去除表面殘留水分。

可選的，該步驟1中的超音波頻率為28KHz。

可選的，該步驟5之前還包括：步驟S1：對待清洗件的表面粗糙度進行判斷；步驟S2：在步驟S1的判斷結果為粗糙度超過預設值時，進行以下步驟：採用石英砂對待清洗件進行噴砂處理；步驟S3：返回上述步驟1，並依次執行上述步驟1-步驟4，再次對待清洗件進行清洗；或者，返回上述步驟2，並依次執行上述步驟2-步驟4，再次對待清洗件進行清洗；或者返回上述步驟3，並依次執行上述步驟3-步驟4，再次對待清洗件進行清洗；或者執行該步驟2，或者執行該步驟4。

本發明的有益效果是：實現自動清洗，且安全有效的去除排氣管道內的副產物，並保證清洗後管道的潔淨度。

為利貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍，合先敘明。

在本發明實施例的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“豎直”、“水準”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明實施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。在本發明實施例的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本發明實施例中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的具通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明實施例中的具體含義。

外延技術中，在反應腔體內通入反應源（氫氣、矽烷或氯矽烷），通過化學氣相沉積，在矽片表面沉積一層單晶矽薄膜，來實現外延片的制取；同時，也可通入硼烷，磷烷等來實現摻雜，從而改變外延層的電學性能。

在高溫時，反應氣體的化學鍵打開，形成游離原子、離子或離子團來參與反應，在矽片原有晶格上外延生長單晶矽層。通常，僅有1%左右的氣體會附著在矽片表面，而99%的氣體都會作為廢氣排出腔室。在反應腔室和排氣管道下游溫度較低的地方，游離的活性粒子重新結合形成副產物，主要副產物聚氯矽烷是一種無色透明液體，遇水、醇會分解，因此目前外延爐拆卸下的尾氣管道會浸泡在水中防止拆卸後暴露於空氣自燃。待浸泡足夠長的時間後（＞24h）交由專業人員來進行清洗工作。

但是，外延生長過程中在腔壁、上鐘罩、矽片支撐托盤等部分都會沉積矽薄膜，會導致溫度控制，腔室內部顆粒污染（particle）含量等出現異常，影響產品品質(如外延後缺陷，particle等)，因而需週期性的通入氯化氫（HCL）氣體進行刻蝕處理，以保證腔室內部環境。外延爐的排氣管道內若有水汽殘餘，極易與HCl氣體反應形成鹽酸，腐蝕內部金屬備件形成金屬氯化物（如氯化鐵（FeCl ₃），氯化鎂（MgCl ₂）等）。腐蝕後形成的金屬離子會擴散進入矽片中造成金屬污染，導致產品少數載流子壽命（MCLT）降低。因此，在外延加工過程中，對於沉積腔室內部的水汽要求極為嚴苛，因此排氣管道清洗後需要徹底進行烘乾。

因此，為實現對外延路排氣管道的自動清洗，在保證安全的前提下，還有2個問題急需解決： 1.在徹底去除附著的沉積物的同時不會對排氣管道產生過腐蝕，避免矽外延片加工過程中產生金屬污染； 2.盡可能降低排氣管道清洗後的水汽含量，避免安裝後爐體內部存在水汽，影響外延片品質（如金屬污染，少數載流子壽命（MCLT），霧狀缺陷（HAZE）等）。

如圖1所示，針對上述問題，本實施例提供一種清洗裝置，用於清洗外延沉積反應爐體排氣管道，包括具有進料口2和出料口3的箱體結構，以及位於該箱體結構內部的第一超音波清洗單元、第二超音波清洗單元、離子濺射單元，該箱體結構內還設置有用於控制從該進料口2進入的待清洗件的運動狀態的移動結構；該第一超音波清洗單元包括用於容納超純水的第一容納槽4，第一超音波發生結構和第一噴淋結構，該第一超音波發生結構設置於該第一容納槽4的側面或者底部，該第一噴淋結構設置於該第一容納槽4的側壁上，且該第一噴淋結構位於相應的該側壁靠近該第一容納槽4的頂部的部分；該第二超音波清洗單元包括用於容納酸性清洗液的第二容納槽5，第二超音波發生結構、鼓泡結構和第二噴淋結構，該第二超音波發生結構和該鼓泡結構設置於該第二容納槽5的側面或者底部，該第二噴淋結構設置於該第二容納槽5的側壁上，且該第二噴淋結構設置於相應的該側壁靠近該第二容納槽的頂部的部分；該離子濺射單元包括第三容納槽6，惰性氣體提供結構和電壓提供結構，該第三容納槽6內設置有用於承載待清洗件的載物台17，該惰性氣體結構用於通過該第三容納槽6側壁上的氣體入口向第三容納槽6內輸入惰性氣體，該電壓提供結構用於對該載物台17提供負電壓，該第三容納槽的外殼接地，使得該第三容納槽的外殼與該載物台之間形成壓差，以擊穿該第三容納槽內的惰性氣體形成游離的離子、離子團或原子，以對待清洗件進行離子轟擊濺射；該移動結構包括機械手臂7。

採用上述技術方案，可安全有效的去除排氣管道內的副產物，並保證清洗後的排氣管道的潔淨度和水汽含量，避免安裝後對外延產品產生污染。並且具有以下優勢：（1）可以實現外延爐排氣管道的自動清洗，同時保證清洗品質，不需要專業的人員進行清洗，降低維修成本；（2）該清洗裝置的各清洗單元可循環利用，節約設備成本。

本實施例中示例性的，該清洗裝置還包括清洗液提供單元和排液單元；該清洗液提供單元包括儲液結構，以及用於向該第一容納槽4提供超純水的第一輸入管道，向該第二容納槽5內提供酸性清洗液的第二輸入管道；該排液單元包括廢液存儲結構，以及與該第一容納槽4的底部的排液孔連通的第一輸出管道，和與該第二容納槽5的底部的排液孔連通的第二輸出管道。

該箱體結構是具有蓋體的，所以該儲液結構可以設置於該箱體結構的內部，只要定期向儲液結構內補充相應的清洗液即可。該儲液結構也可以設置於該箱體結構的外部，便於補充相應的清洗液。

若該儲液結構設置於該箱體結構的外部，則需要該箱體結構上開設通孔，以便於與儲液結構連通的管道穿過該通孔以便於為位於該箱體結構內的該第一容納槽4和該第二容納槽5提供相應的清洗液。

需要說明的是，該儲液結構包括超純水存儲結構和酸性清洗液存儲結構，以便於分別向該第一容納槽4和該第二容納槽5內提供相應的清洗液。

需要說明的是，連通於該儲液結構和該第一容納槽4之間的第一輸入管道上設置有閥門，連通於該儲液結構和該第二容納槽5之間的第二輸入管道上設置有閥門，以便於控制相應的管道的通斷。

需要說明的是，與該第一容納槽4的底部的排液孔連通的第一輸出管道上設置有閥門，與該第二容納槽5的底部的排液孔連通的第二輸出管道上設置有閥門，以便於控制該第一輸出管道和該第二輸出管道的通斷。

若該廢液存儲結構設置於該箱體結構的外部，則該箱體的側壁或底部會設置有通孔以供該第一輸出管道和該第二輸出管道穿過。

本實施例中示例性的，該清洗裝置包括控制單元，該控制單元包括設置於該箱體結構外部的人機交互控制台1，該控制單元用於控制該移動結構帶動待清洗件在該第一超音波清洗單元、該第二超音波清洗單元和該離子濺射單元中傳輸，並控制該第一超音波清洗單元、該第二超音波清洗單元和該離子濺射單元按照預設順序處於工作狀態以對待清洗件進行清洗。

該控制單元可以為可程式設計邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），工作人員可通過該人機交互控制台1進行操作，以對待清洗件進行清洗，方便快捷。

需要說明的是，待清洗件在該第一超音波清洗單元的清洗，可以根據實際需要進行一次或多次清洗。

在該第一容納槽4內進行一次超音波清洗後，若需要進行第二次超音波清洗，則可以通過該排液單元，將該第一容納槽4中的廢液排出，然後通過清洗液提供單元重新注入超純水。

在超音波清洗結束後，通過該第一噴淋結構進行噴淋沖洗，以提高清洗清潔度。

在通過該第一超音波清洗單元進行清洗時，超音波頻率可以根據實際需要設定，本實施例中，超音波頻率為28KHz，以用於清洗和剝離表面沉積的較厚重的副產物。

進行一次超音波清洗的時間可以根據實際需要設定，本實施例的一實施方式中，超音波啟動並持續清洗600秒（S），但並不以此為限，例如可以選擇500S-700S。

進行超音波清洗時，該第一容納槽4內的超純水的容量可以根據實際需要設定，本實施例的一實施方式中，該第一容納槽4內容納200L超純水，但並不以此為限。

該第一容納槽4的材質可以為金屬，但並不以此為限。

本實施例中，待清洗件在該第二超音波清洗單元的清洗，可以根據實際需要進行一次或多次清洗。以提高清洗潔淨度。

本實施例中的以具體實施方式中，在通過該第二超音波清洗單元對待清洗件進行清洗時，進行了多次清洗，具體如下：粗洗：在該第二容納槽5內注入由比例為1:7的氫氟酸（HF）和超純水（DIW）構成的酸洗清洗液，通過第二超音波產生結構進行超音波清洗，超音波頻率為40KHz（並不以此為限，例如可以為30KHz-50KHz），此階段以浸泡為主，同時通過鼓泡結構進行鼓泡清洗，持續清洗1800S（秒）（並不以此為限，例如可以為1700S-1900S）後，排出廢液，充分溶解待清洗件上黏附的頑固污漬。

精洗：在該第二容納槽5內重新注入由比例為1:10的氫氟酸（HF）和超純水（Deionized Water，DIW）構成的酸洗清洗液，此階段採用的超音波頻率可以為120-160KHz，並同時啟動鼓泡結構進行鼓泡清洗，以將表面殘存的微小污漬（例如尺寸＞10 um的污漬）徹底清除。

需要說明的是，在該精洗階段，通過該機械手臂7帶動待清洗件往復上下移動，增強清潔力度。

根據實際需要，該粗洗階段和該精洗階段可以循環多次重複進行，增強清潔度。

需要說明的是，通過該第二超音波清洗單元對待清洗件進行清洗時，採用的酸洗清洗液可以由氫氟酸和超純水之外的成分構成，且氫氟酸和超純水的配比可以為1:10~1:7，但並不以此為限。

該第二超音波清洗單元還包括第二噴淋結構，經過該粗洗和精洗後，通過該第二噴淋結構對待清洗件進行噴淋沖洗，避免污漬殘留。

在噴淋沖洗後，可以將待清洗件移出該第二容納槽5，並懸置預設時間（例如20-40分鐘（min），具體的可以為30min），以去除待清洗件表面殘留水分。

本實施例中示例性的，該第二超音波清洗單元還包括氮氣提供結構，用於對清洗完成的待清洗件提供氮氣，以去除待清洗件表面殘留的水分。

該氮氣提供結構包括設置於該箱體結構的頂部或側壁上的氮氣入口11和氮氣出口，還包括設置於該第二容納槽5的端部的噴淋頭13，該噴淋頭13通過管道與該氮氣入口11連通，該氮氣提供結構包括通過管道與該氮氣入口11連通的氮氣存儲部。

在待清洗件懸置的過程中，通過該氮氣提供結構向待清洗件表面噴射氮氣，有效的去除待清洗件表面的水分，提高效率。

本實施例中，該第二容納槽5的材質採用聚乙烯（polyethylene，PE）材質，相對於金屬材質，不與酸性清洗液發生化學反應，避免金屬污染。

本實施例中，通過離子濺射單元對待清洗件進行離子濺射處理，以去除待清洗件表面的雜質粒子。

對待清洗件進行微觀清洗，提高清潔效率，且離子濺射過程中，離子動能會轉換為熱能起到加熱烘乾的作用，去除在該第一超音波清洗單元和該第二超音波清洗單元的清洗過程中滲透進待清洗件近表層的水汽（也就是說，離子濺射單元屬於微觀烘乾，而該氮氣提供結構通過氮氣吹掃，去除待清洗件表面肉眼可見的水分，是宏觀烘乾），對待清洗件進行有效的、徹底的烘乾。

具體的，參考圖2，本實施例中，通過移動結構將待清洗件提起後拿出，放入離子濺射槽體（即該第三容納槽6內）的載物台17上，關閉第三容納槽6的上蓋，該第三容納槽6內部形成一封閉腔體14。此時與出氣口16連通的真空設備21運作使第三容納槽6內部氣壓降至5Pa以下後，以一定的流量從氬氣入口15通入惰性氣體氬氣（Ar氣），待氣壓升至一定值穩定（例如50~100Pa）後；緩慢持續的對載物台17施加負電壓，第三容納槽6內的Ar氣被擊穿從而產生帶有正電荷的氬離子或原子。根據技術要求，最終電壓是可以發生變化的（調節範圍可以為：-300~-800V）。產生的離子在外加電場的作用下產生加速運動，對待清洗件的表面進行轟擊濺射，從而將待清洗件19的表層沉積的頑固污漬（主要包括待清洗件表面的雜質粒子）打擊出來，離子濺射處理屬於微觀處理，達到高潔淨度的清洗效果。

需要說明的是，待氣壓升至一定值穩定（例如50~100Pa）後，緩慢持續的對載物台17施加負電壓，保證該第三容納槽內的氬氣的容量，以保證在有足夠的離子或原子對待清洗件的表面進行轟擊濺射。

需要說明的是，為了保證離子濺射過程中，該第三容納槽6中的氣壓穩定，即保證該第三容納槽內的氬氣的容量，通過氬氣入口15持續向該第三容納槽中通入氬氣，且氬氣出氣口16與真空設備21連接，以排出氬氣。

需要說明的是，根據能量守恆，在轟擊濺射過程中，離子的動能轉化為熱能對待清洗件進行加熱。在高溫的轟擊濺射作用下，待清洗件的表面被活化，可以加速內部水汽的逸散，起到烘乾的作用，且該第三容納槽6內的溫度隨著電壓升高最高可至900℃，避免了烘箱長時間的烘烤，實現高效率烘乾。

本實施例中，該載物台17的支撐架23穿過該第三容納槽6並外露於該第三容納槽6，該支撐架23與電壓提供結構22連接，以便於對該載物台17施加電壓，該支撐架23與該殼體20之間絕緣設置。

本實施例中，該第三容納槽6的殼體20採用不銹鋼，該第三容納槽6的殼體接地以避免造成人員觸電傷害。

本實施例中，該第三容納槽6的殼體20設置有循環冷卻結構以隔絕高溫。該循環冷卻結構包括均勻鋪設於該第三容納槽6殼體的多條冷卻水管道，多條冷卻水管道通過供液管路18提供冷卻水。

本實施例中示例性的，該清洗裝置還包括使得該箱體結構的內部壓力低於外部壓力的排風結構，該排風結構包括設置於該箱體結構的側壁上的入風孔，以及位於該箱體結構的側壁或頂部的排風孔9，該排風孔9通過氣體管道與真空設備連接，以使得該箱體結構內的壓力大於外界壓力。

該排風結構的設置保證該箱體結構內部的壓力低於外部壓力50-100Pa，以保證酸性揮發氣體不會溢流出外界，造成潔淨室（該清洗裝置的外部環境為潔淨室）環境污染。

需要說明的是，本實施例中，該排風孔9複用為該氮氣出口，可以起到排出該箱體結構內氮氣的作用。

需要說明的是，在該控制單元的控制下，依次通過第一超音波清洗單元、第二超音波清洗單元和離子濺射單元對待清洗件進行單次清洗，或者整體循環往復的清洗，或者通過上述部分清洗單元進行循環清洗，具體的清洗流程可根據實際需要設定。

本實施例中示例性的，該清洗裝置還包括噴砂處理單元，該噴砂處理單元用於採用石英砂、以預設壓力向待清洗件進行噴砂處理，該噴砂處理單元包括容納腔室，該容納腔室的側壁和/或頂部設置有噴槍以向待清洗件噴射石英砂；該噴砂處理單元還包括壓縮氣體提供結構，用於攜載石英砂形成高速噴射流，從該噴槍噴出。

由於經過該第二超音波清洗單元的清洗時，採用的是酸性清洗液，待清洗件的表面粗糙程度有所增加，通過噴砂處理可以降低表面粗糙度。因此，一些實施方式中，在通過該第二超音波清洗單元清洗後，對待清洗件進行噴砂處理，通過噴砂處理，對待清洗件表面的進行衝擊和切削，使得待清洗件的表面獲得較高的清潔度和較低的粗糙度，避免污染物在凹坑處沉積。

石英砂的粒徑可以為0.5-1 mm，純度為二氧化矽SiO ₂≥ 99-99.5%，氧化鐵Fe ₂O ₃≤ 0.005%，為了保證待清洗件表面損傷度較低，噴砂要求空氣壓力（即噴砂壓力）為3-5個大氣壓，噴槍距離為100-150 mm，噴砂時間為50-70S，具體可以60S，但並不以此為限。

需要說明的是，為了避免噴砂處理引起粉塵污染，本實施例中，將該噴砂處理單元獨立設置於該箱體結構之外，即該第一超音波清洗單元、該第二超音波清洗單元和該離子濺射單元集成設置於一箱體結構內，而將該噴砂處理單元獨立設置。

將經過噴砂處理的待清洗件取出，放入該第一容納槽4中，通過第一超音波清洗單元去除待清洗件表面的殘餘顆粒。然後通過該移動結構將待清洗件運送至該第二容納槽5，通過第二超音波清洗單元對待清洗件再次進行清洗處理，此時可以僅進行精洗的清洗過程，HF與DIW比例設為1：10，清洗時開啟超音波，鼓泡功能以確保最佳清洗效果。

本實施例中，該壓縮氣體提供結構通過第一管道與該噴槍連通，該噴砂處理單元還包括一石英砂存儲結構，該石英砂存儲結構通過第二管道與該噴槍連通，該壓縮氣體提供結構提供壓縮氣體，以預設壓力從該噴槍噴出，由於壓力變化，石英砂被吸附，通過該第二管道，然後在該壓縮氣體的帶動下，從該噴槍中噴出。

在一實施方式中，該第三容納槽可以複用為該石英砂存儲結構，該第三容納槽內的石英砂從該噴槍中噴出，以對待清洗件進行噴砂處理，回到該第三容納槽，循環利用，降低成本。

需要說明的是，本實施例中的待清洗件可以為多種，可以是外延爐的排氣管道，但並不以此為限。

本實施例中，該移動結構包括水準移動部和升降移動部，該水準移動部包括沿水準方向設置於該箱體結構相對的兩個側壁之間的軌道10，如圖1所示，該第一容納槽4、該第二容納槽5和該第三容納槽6沿第一方向排列設置，該軌道的延伸方向與該第一方向相平行設置，便於控制待清洗件在各個容納槽中進行移動，該機械手臂7可以沿該軌道進行水準方向的移動，該升降運動部設置於該機械手臂7和該軌道10之間，可以使得該機械手臂7進行升降運動。

本實施例中，該進料口2和該出料口3分別設置於該箱體結構的不同的側壁上，但並不以此為限，例如，該進料口2和該出料口3可以設置於該箱體結構的同一側壁上，甚至，該進料口2可以複用為該出料口3。

參考圖3，本發明還提供一種清洗方法，通過上述的清洗裝置實現，包括以下步驟：步驟S310：將待清洗件放入容納有超純水的第一容納槽，進行超音波清洗；步驟S320：對待清洗件進行噴淋沖洗；步驟S330：將待清洗件放入容納有酸性清洗液的第二容納槽中，再次進行超音波清洗；步驟S340：對待清洗件進行噴淋沖洗；步驟S350：對待清洗件進行離子濺射處理。

本實施例中，該步驟S330具體包括：步驟S331：採用比例為1:7的氫氟酸和超純水構成的酸性清洗液對待清洗件進行超音波清洗和鼓泡清洗；步驟S332：採用比例為1:10的氫氟酸和超純水構成的酸性清洗液對待清洗件進行超音波清洗和鼓泡清洗。

本實施例中，該步驟S330還包括重複該步驟S331和該步驟S332，對待清洗件循環進行多次清洗。

本實施例中，步驟S331中的超音波頻率為40KHz，步驟S332中的超音波頻率為120-160KHz。

本實施例中，該步驟S340之後還包括：向待清洗件噴射氮氣，以去除表面殘留水分。

本實施例中，該步驟S310中的超音波頻率為28KHz。

由於經過該第二超音波清洗單元的清洗時，採用的是酸性清洗液，待清洗件的表面粗糙程度有所增加，本實施例的一些實施方式中，該步驟S350之前還包括：採用石英砂對待清洗件進行噴砂處理。

需要說明的是，上述噴砂處理的工序，可以根據待清洗件表面的粗糙度來決定是否進行噴砂處理，即在步驟S350之前具體包括以下步驟：步驟S1：對待清洗件的表面粗糙度進行判斷，可以通過獲取待清洗件的表面的圖像進行粗糙度分析，或者人為觀察判斷；步驟S2：若上述判斷結果為粗糙度超過預設值（可根據實際需要設定），則需要進行以下步驟：採用石英砂對待清洗件進行噴砂處理；步驟S3：返回上述步驟S310，並依次執行上述步驟S310-步驟S340，再次對待清洗件進行清洗。

需要說明的是，在經過噴砂處理後，也可以僅通過上述清洗步驟中的部分過程進行處理，例如：步驟S3還可以為：返回上述步驟S320，並依次執行上述步驟S320-步驟S340，再次對待清洗件進行清洗。步驟S3還可以為：返回上述步驟S330，並依次執行上述步驟S330-步驟S340，再次對待清洗件進行清洗。步驟S3還可以為：返回上述步驟S320，僅通過第一噴淋結構進行噴淋沖洗，或，返回上述步驟S340，僅通過第二噴淋結構進行噴淋沖洗。

以上僅為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發明之實施範圍，如果不脫離本發明之精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。

1：人機交互控制台 2：進料口 3：出料口 4：第一容納槽 5：第二容納槽 6：第三容納槽 7：機械手臂 9：排風孔 10：軌道 11：氮氣入口 13：噴淋頭 14：封閉腔體 15：氬氣入口 16：出氣口 17：載物台 18：供液管路 19：待清洗件 20：殼體 21：真空設備 22：電壓提供結構 23：支撐架 S310-S350：步驟

圖1表示本發明實施例中清洗裝置結構示意圖；圖2表示本發明實施例中離子濺射單元結構示意圖；圖3表示本發明實施例中清洗流程示意圖。

1：人機交互控制台 2：進料口 3：出料口 4：第一容納槽 5：第二容納槽 6：第三容納槽 7：機械手臂 9：排風孔 10：軌道 11：氮氣入口 13：噴淋頭

Claims

一種清洗裝置，包括具有進料口和出料口的箱體結構，以及位於該箱體結構內部的第一超音波清洗單元、第二超音波清洗單元、離子濺射單元，該箱體結構內還設置有用於控制從該進料口進入的待清洗件的運動狀態的移動結構；該第一超音波清洗單元包括用於容納超純水的第一容納槽，第一超音波發生結構和第一噴淋結構，該第一超音波發生結構設置於該第一容納槽的底部，該第一噴淋結構設置於該第一容納槽的側壁上，且該第一噴淋結構位於相應的該側壁靠近該第一容納槽的頂部的部分；該第二超音波清洗單元包括用於容納酸性清洗液的第二容納槽，第二超音波發生結構、鼓泡結構和第二噴淋結構，該鼓泡結構設置於該第二容納槽的側面或者底部，該第二噴淋結構設置於該第二容納槽的側壁上，且該第二噴淋結構設置於相應的該側壁靠近該第二容納槽的頂部的部分；該離子濺射單元包括第三容納槽，惰性氣體提供結構和電壓提供結構，該第三容納槽內設置有用於承載待清洗件的載物台，該惰性氣體結構用於通過該第三容納槽側壁上的氣體入口向該第三容納槽內輸入惰性氣體，該電壓提供結構用於對該載物台提供負電壓，該第三容納槽的外殼接地，使得該第三容納槽的外殼與該載物台之間形成壓差，以擊穿該第三容納槽內的惰性氣體形成游離的離子、離子團或原子，以對待清洗件進行離子轟擊濺射；該移動結構包括機械手臂，被配置為控制待清洗件在該第一超音波清洗單元、該第二超音波清洗單元、該離子濺射單元之間移動，並在待清洗件在該第二超音波清洗單元進行清洗時，控制待清洗件在該第二容納槽內沿著該第二容納槽的延伸方向進行上下往復移動。
如請求項1所述之清洗裝置，其中，還包括清洗液提供單元和排液單元；該清洗液提供單元包括儲液結構，以及用於向該第一容納槽提供超純水的第一輸入管道，向該第二容納槽內提供酸性清洗液的第二輸入管道；該排液單元包括廢液存儲結構，以及與該第一容納槽的底部的排液孔連通的第一輸出管道，和與該第二容納槽的底部的排液孔連通的第二輸出管道。
如請求項2所述之清洗裝置，其中，包括控制單元，該控制單元包括設置於該箱體結構外部的人機交互控制台，該控制單元用於控制該移動結構帶動待清洗件在該第一超音波清洗單元、該第二超音波清洗單元和該離子濺射單元中傳輸，並控制該第一超音波清洗單元、該第二超音波清洗單元和該離子濺射單元按照預設順序處於工作狀態以對待清洗件進行清洗。
如請求項2所述之清洗裝置，其中，該第二超音波清洗單元還包括氮氣提供結構，用於對清洗完成的待清洗件提供氮氣，以去除待清洗件表面殘留的水分。
如請求項2所述之清洗裝置，其中，還包括噴砂處理單元，該噴砂處理單元包括一容納腔室，該容納腔室的側壁和/或頂部設置有噴槍以向待清洗件噴射石英砂；該噴砂處理單元還包括壓縮氣體提供結構，用於攜載石英砂形成高速噴射流，從該噴槍噴出。
如請求項2所述之清洗裝置，其中，還包括使得該箱體結構的內部壓力高於外部壓力的排風結構，該排風結構包括設置於該箱體結構的側壁上的入風孔，以及設置於該箱體結構的側壁或頂部上的排風孔，該排風孔通過氣體管道與真空設備連接，以使得該箱體結構內的壓力小於外界壓力。
一種清洗方法，通過如請求項1至6中任一項所述之清洗裝置實現，其中，包括以下步驟：步驟1：將待清洗件放入容納有超純水的第一容納槽，進行超音波清洗；步驟2：對待清洗件進行噴淋沖洗；步驟3：將待清洗件放入容納有酸性清洗液的第二容納槽中，再次進行超音波清洗；步驟4：對待清洗件進行噴淋沖洗；步驟5：對待清洗件進行離子濺射處理。
如請求項7所述之清洗方法，其中，該步驟3具體包括：步驟31：採用比例為1：7的氫氟酸和超純水構成的酸性清洗液對待清洗件進行超音波清洗和鼓泡清洗；步驟32：採用比例為1：10的氫氟酸和超純水構成的酸性清洗液對待清洗件進行超音波清洗和鼓泡清洗。
如請求項8所述之清洗方法，其中，該步驟3還包括重複該步驟31和該步驟32，對待清洗件循環進行多次清洗。
如請求項8所述之清洗方法，其中，步驟31中的超音波頻率為40KHz，步驟32中的超音波頻率為120-160KHz。
如請求項7所述之清洗方法，其中，該步驟4之後還包括：向待清洗件噴射氮氣，以去除表面殘留水分。
如請求項7所述之清洗方法，其中，該步驟1中的超音波頻率為28KHz。
如請求項7所述之清洗方法，其中，該步驟5之前還包括：步驟S1：對待清洗件的表面粗糙度進行判斷；步驟S2：在步驟S1的判斷結果為粗糙度超過預設值時，進行以下步驟：採用石英砂對待清洗件進行噴砂處理；步驟S3：返回上述步驟1，並依次執行上述步驟1-步驟4，再次對待清洗件進行清洗；或者，返回上述步驟2，並依次執行上述步驟2-步驟4，再次對待清洗件進行清洗；或者返回上述步驟3，並依次執行上述步驟3-步驟4，再次對待清洗件進行清洗；或者執行該步驟2，或者執行該步驟4。